FR3071110B1 - METHOD FOR MONITORING AND CONTROLLING AN ELECTRICAL NETWORK - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de surveillance et de contrôle d'un réseau électrique qui comporte au moins un poste de transformation (P) délimitant un sous-réseau moyenne tension et un sous-réseau basse tension et plusieurs entités (Ei) connectées à une tension déterminée dans le sous-réseau basse tension, chaque entité étant consommatrice et/ou productrice d'électricité dans le sous-réseau basse tension. Le procédé consiste à déterminer des données de contrôle (Dx) en production et/ou en consommation électrique à appliquer à une ou plusieurs entités du sous-réseau basse tension en tenant compte de quotas de production et/ou de consommation déterminés préalablement.The invention relates to a method for monitoring and controlling an electrical network which comprises at least one transformation station (P) delimiting a medium-voltage sub-network and a low-voltage sub-network and several entities (Ei) connected to a network. determined voltage in the low voltage subnetwork, each entity being a consumer and / or producer of electricity in the low voltage subnetwork. The method consists in determining control data (Dx) in production and / or in electrical consumption to be applied to one or more entities of the low voltage subnetwork, taking into account previously determined production and / or consumption quotas.
Description
PROCÉDÉ DE SURVEILLANCE ET DE CONTRÔLE D’UN RÉSEAU ÉLECTRIQUEMETHOD FOR MONITORING AND CONTROLLING AN ELECTRICAL NETWORK
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance et de contrôle d'un réseau électrique qui comporte au moins un poste de transformation entre un sous-réseau moyenne tension et un sous-réseau basse tension. L'invention concerne également le système de surveillance et de contrôle permettant de mettre en oeuvre ledit procédé.The present invention relates to a method for monitoring and controlling an electrical network that includes at least one transformer station between a medium voltage subnetwork and a low voltage subnetwork. The invention also relates to the monitoring and control system for implementing said method.
Etat de la techniqueState of the art
Il existe aujourd'hui beaucoup de solutions qui permettent de surveiller et contrôler un réseau électrique, notamment pour lui assurer une certaine flexibilité. Aujourd'hui, il s'agit en effet de tenir compte à la fois de la consommation électrique de chaque entité du réseau électrique, mais aussi de la production électrique possible de différentes entités du réseau (via des panneaux solaires par exemple) et des contraintes physiques du réseau (de type surtension, sous-tension, surintensité...). Selon ces contraintes, il sera en effet parfois nécessaire d'agir sur la production et/ou la consommation d'une ou plusieurs entités du réseau.There are many solutions today that can monitor and control an electrical network, especially to ensure flexibility. Today, it is in fact to take into account both the power consumption of each entity of the electricity grid, but also the possible electricity production of different network entities (via solar panels for example) and constraints. physical network (overvoltage, undervoltage, overcurrent ...). According to these constraints, it will indeed sometimes be necessary to act on the production and / or consumption of one or more entities of the network.
Traditionnellement, pour réaliser un tel contrôle d'un réseau électrique, un centre de contrôle se base par exemple sur le plan du réseau électrique et utilise des méthodes de type "load flow" ou de type "optimal power flow" qui permettent de déterminer le flux de puissance dans les différentes branches du réseau électrique pour éventuellement agir sur les entités du réseau.Traditionally, to achieve such control of an electrical network, a control center is based for example on the electrical grid and uses "load flow" type or "optimal power flow" methods that determine the power flow in the various branches of the power grid to possibly act on the entities of the network.
Cependant, le plan du réseau n'est pas toujours disponible ou peut être erroné, entraînant donc forcément des erreurs de contrôle. De plus, les solutions antérieures ne sont pas toujours adaptées à toutes les situations de fonctionnement rencontrées. Elles peuvent ainsi agir sur le réseau de manière inadaptée, voire contre-productive. Des exemples concrets seront notamment présentés en fin de description.However, the network plan is not always available or may be wrong, which will inevitably lead to control errors. In addition, previous solutions are not always adapted to all the operating situations encountered. They can thus act on the network in an inappropriate way, even counterproductive. Concrete examples will be presented at the end of the description.
Le document intitulé "Efficient Computation of Sensitivity Coefficients of Node Voltages and Line Currents in Unbalanced Radial Electrical Distribution Networks" -Konstantina Christakou, Jean-Yves Le Boudée, Mario Paolone, Dan-Cristian Tomozei, décrit un principe de contrôle de réseau optimisé, basé sur la création de matrices d'influence pour chaque point de fonctionnement, à partir d'un plan du réseau.The document entitled "Efficient Computation of Sensitivity Coefficients of Node Voltages and Line Currents in Unbalanced Radical Electrical Distribution Networks" -Konstantina Christakou, Jean-Yves Le Boudee, Mario Paolone, Dan-Cristian Tomozei, describes an optimized principle of network control, based on on the creation of influence matrices for each operating point, from a map of the network.
Cette solution antérieure s'avère cependant peu fiable, lié au fait qu'elle s'appuie sur un plan du réseau pour construire les matrices et difficile à mettre en oeuvre car elle nécessite une matrice distincte pour chaque point de fonctionnement.This prior solution is however unreliable, linked to the fact that it relies on a network plan to build the matrices and difficult to implement because it requires a separate matrix for each operating point.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de surveillance et de contrôle d'un réseau électrique, qui soit fiable, efficace pour mettre en oeuvre au niveau des entités d'un réseau électrique des actions adaptées aux contraintes du réseau électrique et qui ne nécessite pas l'usage d'un plan du réseau électrique pour fonctionner, évitant ainsi un fonctionnement inadapté en cas d'erreur sur un plan du réseau.The object of the invention is therefore to propose a method for monitoring and controlling an electrical network, which is reliable and effective for implementing, at the level of the entities of an electrical network, actions adapted to the constraints of the electrical network and which does not require the use of a layout of the electrical network to operate, thus avoiding an unsuitable operation in the event of an error on a network plan.
Exposé de l'inventionPresentation of the invention
Ce but est atteint par un procédé de surveillance et de contrôle d'un réseau électrique qui comporte au moins un poste de transformation délimitant un sous-réseau moyenne tension et un sous-réseau basse tension et plusieurs entités connectées à une tension déterminée dans le sous-réseau basse tension, chaque entité étant consommatrice et/ou productrice d'électricité dans le sous-réseau basse tension, ledit procédé comportant :This object is achieved by a method for monitoring and controlling an electrical network that includes at least one transformer substation delimiting a medium voltage subnetwork and a low voltage subnetwork and several entities connected to a determined voltage in the sub-network. low-voltage network, each entity being a consumer and / or producer of electricity in the low-voltage sub-network, said method comprising:
Une étape d'acquisition d'une puissance électrique consommée et/ou produite par chaque entité du sous-réseau basse tension à des pas de temps successifs,A step of acquiring an electric power consumed and / or produced by each entity of the low voltage sub-network at successive time steps,
Une étape de détermination à chaque nouveau pas de temps d'un quota de production et/ou de consommation à attribuer à chaque entité,A determination step at each new time step of a production and / or consumption quota to be allocated to each entity,
Une étape de détermination d'une valeur minimale et d'une valeur maximale de quota de production et/ou de consommation à respecter pour chaque entité en tenant compte de la puissance électrique consommée et/ou produite à un pas de temps précédent ledit nouveau pas de temps, Une étape de détermination d'une puissance électrique consommée et/ou produite prévisionnelle pour chaque entité, basée sur ladite puissance électrique consommée et/ou produite acquise à un pas de temps précédent ledit nouveau pas de temps,A step of determining a minimum value and a maximum value of production and / or consumption quota to be respected for each entity taking into account the electrical power consumed and / or produced at a time step preceding said new step time, a step of determining an electrical power consumed and / or produced forecast for each entity, based on said electrical power consumed and / or produced acquired at a time step preceding said new time step,
Ledit quota de production et/ou de consommation étant une solution à un problème d'optimisation tenant compte : D'au moins un modèle de données unique acquis par apprentissage, appliqué à chaque nouveau pas de temps et qui comporte des données représentatives d'une influence de la puissance électrique consommée et/ou produite par chaque entité sur au moins une grandeur électrique surveillée,Said production and / or consumption quota being a solution to an optimization problem taking into account: At least one unique data model acquired by learning, applied at each new time step and which comprises data representative of a influence of the electrical power consumed and / or produced by each entity on at least one monitored electrical quantity,
De contraintes techniques à respecter pour ladite au moins une grandeur surveillée,Technical constraints to respect for said at least one monitored quantity,
De ladite valeur minimale et valeur maximale de quota de production et/ou de consommation déterminée,Of said minimum value and maximum value of production and / or consumption quota determined,
De ladite puissance électrique consommée et/ou produite prévisionnelle déterminée pour chaque entité, D'une fonction d'optimisation choisie pour allouer les quotas de production et/ou consommation aux entités,Of said consumed and / or projected electrical power determined for each entity, of an optimization function chosen to allocate the production and / or consumption quotas to the entities,
Une étape de détermination de données de contrôle en production et/ou en consommation électrique à appliquer à une ou plusieurs entités du sous-réseau basse tension en tenant compte de chaque quota de production et/ou de consommation déterminé.A step of determining control data in production and / or in electrical consumption to be applied to one or more entities of the low voltage subnetwork taking into account each production and / or consumption quota determined.
Selon un aspect particulier de l'invention, ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspond à la norme de tension de chaque entité à son point de connexion.According to a particular aspect of the invention, said at least one monitored electrical quantity corresponds to the voltage standard of each entity at its point of connection.
Selon un autre aspect particulier de l'invention, lesdites contraintes à respecter pour ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspondent à une valeur minimale de tension et une valeur maximale de tension pour chaque entité.According to another particular aspect of the invention, said constraints to be respected for said at least one monitored electrical quantity correspond to a minimum voltage value and a maximum voltage value for each entity.
Selon un autre aspect de l'invention, ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspond à la puissance électrique transitant au niveau du poste de transformation.According to another aspect of the invention, said at least one monitored electrical quantity corresponds to the electrical power passing through the transformer station.
Selon un autre aspect de l'invention, lesdites contraintes à respecter pour ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspondent à une valeur minimale de puissance transitant au transformateur et une valeur maximale de puissance transitant au niveau du poste de transformation (P).According to another aspect of the invention, said constraints to respect for said at least one monitored electrical quantity correspond to a minimum value of power transiting to the transformer and a maximum value of power transiting at the transformer station (P).
Selon un autre aspect de l'invention, ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspond à la norme de l'intensité transitant par un câble.According to another aspect of the invention, said at least one monitored electrical quantity corresponds to the standard of the intensity passing through a cable.
Selon un autre aspect de l'invention, ladite fonction d'optimisation est choisie parmi : - Maximiser la somme des quotas de production et/ou de consommation attribués aux entités, - Maximiser l’équité des restrictions de consommation entre les entités, ou - Maximiser le logarithme de la puissance attribuée à chaque entité (Ei).According to another aspect of the invention, said optimization function is chosen from: - Maximizing the sum of the production and / or consumption quotas allocated to the entities, - Maximizing the equity of the consumption restrictions between the entities, or - Maximize the logarithm of the power assigned to each entity (Ei).
Selon un autre aspect de l'invention, l'étape de détermination d'une valeur minimale et d'une valeur maximale de quota de production et/ou de consommation à respecter pour chaque entité est réalisée en tenant compte de données techniques relatives à chaque entité, choisies parmi une ou plusieurs des données suivantes :According to another aspect of the invention, the step of determining a minimum value and a maximum value of production and / or consumption quota to be respected for each entity is carried out taking into account technical data relating to each entity, selected from one or more of the following data:
Un niveau de puissance attribué à chaque entité selon son contrat d'approvisionnement,A level of power attributed to each entity according to its supply contract,
Des données relatives à la solution de production électrique installée dans chaque entité productrice,Data relating to the power generation solution installed in each producing entity,
Une quantité maximale d'énergie ou de puissance écrêtable par entité,A maximum amount of energy or cleavable power per entity,
Des données relatives à la capacité de stockage de l'entité si celle-ci est productrice.Data relating to the storage capacity of the entity if it is producing.
Selon un autre aspect de l'invention, le procédé comporte une étape de détermination du nombre de nouvelles données électriques du réseau électrique et une étape de mise à jour dudit au moins un modèle de données du réseau électrique lorsque suffisamment de données électriques acquises sont disponibles. L'invention concerne également un système de surveillance et de contrôle d'un réseau électrique qui comporte au moins un poste de transformation délimitant un sous-réseau moyenne tension et un sous-réseau basse tension et plusieurs entités connectées à une tension déterminée dans le sous-réseau basse tension, chaque entité étant consommatrice et/ou productrice d'électricité dans le sous-réseau basse tension, ledit système comportant :According to another aspect of the invention, the method comprises a step of determining the number of new electrical data of the electrical network and a step of updating said at least one data model of the electrical network when sufficient electrical data are acquired available. . The invention also relates to a system for monitoring and controlling an electrical network which comprises at least one transformer station delimiting a medium voltage subnetwork and a low voltage subnetwork and several entities connected to a determined voltage in the sub-network. low-voltage network, each entity being a consumer and / or producer of electricity in the low-voltage sub-network, said system comprising:
Un module d'acquisition d'une puissance électrique consommée et/ou produite par chaque entité du sous-réseau basse tension à des pas de temps successifs,A module for acquiring electrical power consumed and / or produced by each entity of the low voltage sub-network at successive time steps,
Un module de contrôle configuré pour : Déterminer à chaque nouveau pas de temps un quota de production et/ou de consommation à attribuer à chaque entité, Déterminer une valeur minimale et une valeur maximale de quota de production et/ou de consommation à respecter pour chaque entité en tenant compte de la puissance électrique consommée et/ou produite à un pas de temps précédent ledit nouveau pas de temps, Déterminer une puissance électrique consommée et/ou produite prévisionnelle pour chaque entité, basée sur ladite puissance électrique consommée et/ou produite acquise à un pas de temps précédent ledit nouveau pas de temps, - ledit quota (q) de production et/ou de consommation étant une solution à un problème d'optimisation tenant compte : D'au moins un modèle de données unique acquis par apprentissage, appliqué à chaque nouveau pas de temps et qui comporte des données représentatives d'une influence de la puissance électrique consommée et/ou produite par chaque entité sur au moins une grandeur électrique surveillée,A control module configured to: Determine at each new time step a production and / or consumption quota to be allocated to each entity, Determine a minimum value and a maximum value of production and / or consumption quota to be respected for each entity taking into account the electrical power consumed and / or produced at a time step preceding said new time step, Determine a consumed electric power and / or expected output for each entity, based on said electrical power consumed and / or product acquired at a time step preceding said new time step, - said quota (q) of production and / or consumption being a solution to an optimization problem taking into account: At least one single data model acquired by learning, applied at each new time step and which includes data representative of an influence of the electric power consumed and / or produced by each entity on at least one supervised electrical quantity,
De contraintes techniques à respecter pour ladite au moins une grandeur surveillée,Technical constraints to respect for said at least one monitored quantity,
De ladite valeur minimale et valeur maximale de quota de production et/ou de consommation déterminée,Of said minimum value and maximum value of production and / or consumption quota determined,
De ladite puissance électrique consommée et/ou produite prévisionnelle déterminée pour chaque entité, D'une fonction d'optimisation choisie pour allouer les quotas de production et/ou consommation aux entités, Déterminer des données de contrôle en production et/ou en consommation électrique à appliquer à une ou plusieurs entités du sous-réseau basse tension en tenant compte de chaque quota de production et/ou de consommation déterminé.Of said electrical power consumed and / or projected output determined for each entity, of an optimization function chosen to allocate the production and / or consumption quotas to the entities, to determine control data in production and / or electricity consumption at apply to one or more entities of the low voltage subnetwork taking into account each production and / or consumption quota determined.
Selon une particularité du système, ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspond à la norme de tension de chaque entité à son point de connexion.According to a feature of the system, said at least one monitored electrical quantity corresponds to the voltage standard of each entity at its point of connection.
Selon une autre particularité du système, lesdites contraintes à respecter pour ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspondent à une valeur minimale de tension et une valeur maximale de tension pour chaque entité.According to another feature of the system, said constraints to respect for said at least one monitored electrical quantity correspond to a minimum voltage value and a maximum voltage value for each entity.
Selon une autre particularité du système, ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspond à la puissance électrique transitant au niveau du poste de transformation.According to another feature of the system, said at least one monitored electrical quantity corresponds to the electrical power passing through the transformer station.
Selon une autre particularité du système, lesdites contraintes à respecter pour ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspondent à une valeur minimale de puissance transitant au transformateur et une valeur maximale de puissance transitant au niveau du poste de transformation.According to another particularity of the system, said constraints to respect for said at least one monitored electrical quantity correspond to a minimum value of power transiting to the transformer and a maximum value of power transiting at the transformer station.
Selon une autre particularité du système, ladite au moins une grandeur électrique surveillée correspond à la norme de l'intensité transitant par un câble.According to another particularity of the system, said at least one monitored electrical quantity corresponds to the standard of the intensity passing through a cable.
Selon une autre particularité du système, ladite fonction d'optimisation est choisie parmi : - Maximiser la somme des quotas de production et/ou de consommation attribués aux entités), - Maximiser l’équité des restrictions de consommation entre les entités, ou - Maximiser le logarithme de la puissance attribuée à chaque entité.According to another feature of the system, said optimization function is chosen from: - Maximize the sum of the production and / or consumption quotas allocated to the entities), - Maximize the equity of the consumption restrictions between the entities, or - Maximize the logarithm of the power assigned to each entity.
Selon une autre particularité du système, le module de contrôle est configuré pour déterminer une valeur minimale et une valeur maximale de quota de production et/ou de consommation à respecter pour chaque entité en tenant compte de données techniques relatives à chaque entité, choisies parmi une ou plusieurs des données suivantes :According to another particularity of the system, the control module is configured to determine a minimum value and a maximum value of production and / or consumption quota to be respected for each entity, taking into account technical data relating to each entity, selected from a or more of the following data:
Un niveau de puissance attribué à chaque entité selon son contrat d'approvisionnement,A level of power attributed to each entity according to its supply contract,
Des données relatives à la solution de production électrique installée dans chaque entité productrice,Data relating to the power generation solution installed in each producing entity,
Une quantité maximale d'énergie ou de puissance "écrêtable" par entité,A maximum amount of energy or "clippable" power per entity,
Des données relatives à la capacité de stockage de l'entité si celle-ci est productrice.Data relating to the storage capacity of the entity if it is producing.
Selon une autre particularité du système, il comporte un module d'apprentissage configuré pour déterminer un nombre de nouvelles données électriques du réseau électrique et une mise à jour dudit au moins un modèle de données du réseau électrique lorsque suffisamment de données électriques acquises sont disponibles.According to another feature of the system, it comprises a learning module configured to determine a number of new electrical data of the electrical network and an update of said at least one data model of the electrical network when sufficient electrical data acquired are available.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels :BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages will appear in the following detailed description with reference to the accompanying drawings in which:
La figure 1 représente de manière schématique un réseau électrique simplifié auquel le procédé de surveillance et de contrôle de l'invention peut être appliqué et le système de surveillance et de contrôle de l'invention employé pour surveiller un tel réseau électrique.Figure 1 schematically shows a simplified power grid to which the monitoring and control method of the invention can be applied and the monitoring and control system of the invention used to monitor such an electrical network.
La figure 2 représente de manière schématique le système de surveillance et de contrôle de l'invention et son principe de fonctionnement.Figure 2 schematically shows the monitoring system and control of the invention and its principle of operation.
Les figures 3 et 4 représentent différents cas de fonctionnement auxquels le procédé de l'invention s'applique.Figures 3 and 4 show different operating cases to which the method of the invention applies.
Description détaillée d'au moins un mode de réalisationDetailed description of at least one embodiment
En référence à la figure 1, l'invention s'applique à un réseau électrique qui comporte au moins un poste de transformation P de type MT/BT délimitant ainsi un sous-réseau basse tension BT et un sous-réseau moyenne tension MT.With reference to FIG. 1, the invention applies to an electrical network that comprises at least one MT / LV type transforming station P delimiting a low-voltage sub-network BT and a medium voltage sub-network MT.
Le sous-réseau basse tension comporte plusieurs entités Ei (de rang i, avec i allant de 1 à n et n supérieur ou égal à 2) qui seront chacune de type consommateur et/ou de type producteur d'une puissance électrique.The low-voltage sub-network comprises several entities Ei (of rank i, with i ranging from 1 to n and n greater than or equal to 2) which will each be of consumer type and / or type producing an electric power.
Par entité Ei, de manière non limitative, il faut comprendre, par exemple, une habitation, un groupe d'habitations, au moins une usine, au moins une centrale de production d'électricité par exemple de type photovoltaïque, éolienne ou une combinaison de ces différentes entités, par exemple une habitation dotée de panneaux photovoltaïques pour produire de l'électricité. Chaque entité Ei comportera ou sera associée à une unité de commande chargée de mettre en place des actions appropriées tenant compte des données de contrôle reçues, par exemple des actions d'écrêtage en production et en consommation. Une action d'écrêtage consistera ainsi en une limitation en production ou en consommation d'une entité. A titre d'exemple, le réseau électrique représenté sur la figure 1 comporte ainsi n entités Ei.By entity Ei, in a nonlimiting manner, it is necessary to understand, for example, a dwelling, a group of dwellings, at least one factory, at least one power plant, for example of photovoltaic type, wind turbine or a combination of these different entities, for example a house with photovoltaic panels to produce electricity. Each entity Ei will include or be associated with a control unit responsible for implementing appropriate actions taking into account the control data received, for example clipping actions in production and consumption. A clipping action will consist in a limitation in production or consumption of an entity. By way of example, the electrical network represented in FIG. 1 thus comprises n entities E 1.
De manière non limitative, le réseau représenté sur la figure comporte n entités Ei connectées au poste de transformation P via une branche de réseau. Il faut comprendre que le sous-réseau basse tension peut comporter plusieurs branches et que chaque branche de réseau est monophasée ou multiphasée.In a nonlimiting manner, the network represented in the figure comprises n entities Ei connected to the transformation station P via a network branch. It should be understood that the low voltage sub-network may comprise several branches and that each network branch is single-phase or multiphase.
Dans le sous-réseau basse tension, chaque entité Ei est caractérisée par les informations suivantes :In the low voltage subnetwork, each entity Ei is characterized by the following information:
Producteur et/ou consommateur d'une puissance électrique ;Producer and / or consumer of an electrical power;
Identité de la phase de connexion de l'entité dans le sous-réseau basse tension ;Identity of the connection phase of the entity in the low voltage subnetwork;
La figure 2 représente un système de surveillance et de contrôle d'un tel réseau électrique.FIG. 2 represents a system for monitoring and controlling such an electrical network.
Ce système de surveillance et de contrôle comporte une unité de traitement et de commande UC chargée de mettre en oeuvre les fonctions suivantes :This monitoring and control system comprises a CPU processing and command unit responsible for implementing the following functions:
Exécution d'un module d'acquisition de données de mesure D1 ;Execution of a measurement data acquisition module D1;
Exécution d'un module d'apprentissage M1 pour construire et mettre à jour un modèle de données MD ;Running an M1 learning module to build and update an MD data model;
Exécution d'un module de contrôle M2 pour déterminer un contrôle adapté du réseau électrique ;Execution of an M2 control module to determine a suitable control of the electrical network;
Exécution d'un module d'enregistrement de données diverses liées à chaque entité Ei et au poste de transformation P du réseau électrique ;Execution of a module for recording various data related to each entity Ei and to the transformation station P of the electrical network;
Les modules sont des modules logiciels configurés pour être exécutés par l'unité de traitement et de commande UC. Ils sont mémorisés sur tout support informatique connu et exécutable. L'unité de traitement et de commande UC comporte typiquement un microprocesseur et des moyens de mémorisation. Elle comporte avantageusement plusieurs entrées destinées à être connectées à des moyens de mesure, tels que des capteurs et des sorties destinées à être connectées à des unités de commande dédiées chacune à la commande d'une entité Ei distincte. Bien entendu, d'autres dispositifs pourront être connectés sur les entrées/sorties de l'unité de traitement et de commande UC.The modules are software modules configured to be run by the CPU processing and control unit. They are stored on any known and executable computer support. The CPU processing and control unit typically comprises a microprocessor and storage means. It advantageously comprises several inputs intended to be connected to measuring means, such as sensors and outputs intended to be connected to control units each dedicated to the control of a separate entity Ei. Of course, other devices may be connected to the inputs / outputs of the CPU processing and control unit.
Les données diverses enregistrées grâce au module d'enregistrement pourront être notamment :The various data recorded by the recording module can be:
Des données techniques D10 attachées au réseau électrique ou,D10 technical data attached to the electrical network or,
Des données D20 relatives à chaque entité du sous-réseau basse tension.D20 data relating to each entity of the low voltage subnetwork.
Les données techniques D10 peuvent être des valeurs limites acceptables par le poste de transformation P et/ou des tensions maximales et minimales acceptables du réseau électrique.The technical data D10 may be acceptable limit values for the transformation station P and / or acceptable minimum and maximum mains voltage.
Les données D20 relatives à chaque entité peuvent être le niveau de puissance attribué à chaque entité selon son contrat d'approvisionnement, des données relatives à la solution de production électrique installée dans chaque entité productrice (par exemple la surface de panneaux solaires, ...), la quantité maximale d'énergie ou de puissance écrêtable par entité et/ou des données relatives à la capacité de stockage de l'entité Ei si celle-ci est productrice...The D20 data for each entity can be the power level assigned to each entity according to its supply contract, data relating to the power generation solution installed in each producing entity (for example the surface of solar panels, etc.). ), the maximum amount of cleavable energy or power per entity and / or data relating to the storage capacity of the entity Ei if it is a producer ...
Le système de surveillance et de contrôle peut comporter une interface homme-machine IHM pour paramétrer le système et notamment la saisie pour enregistrement des données D10, D20 liées à chaque entité Ei du sous-réseau basse tension.The monitoring and control system may include an HMI human-machine interface for parameterizing the system and in particular the entry for recording data D10, D20 linked to each entity Ei of the low voltage subnetwork.
Le système de surveillance et de contrôle peut comporter des moyens de mesure d'une ou plusieurs grandeurs électriques au niveau de chaque entité du sous-réseau basse tension. Ces moyens de mesure sont connectés audit module d'acquisition de données.The monitoring and control system may comprise means for measuring one or more electrical quantities at each entity of the low voltage subnetwork. These measuring means are connected to said data acquisition module.
Ces moyens de mesure sont avantageusement des capteurs de courant (pour déterminer chaque courant Ii) et de tension (pour déterminer chaque tension Vi) positionnés de manière adaptée, notamment sur le circuit principal d'alimentation de chaque entité Ei et au point de connexion de chaque entité Ei sur le sous-réseau basse tension. Tout autre capteur pourra être employé, tel que des capteurs d'énergie permettant de calculer l'énergie électrique consommée par l'entité et de l'envoyer à destination d'une unité centrale dédiée (un serveur de recueil de données) ou directement vers l'unité de traitement et de commande UC. L'exécution du module de contrôle M2 est configurée pour mettre en oeuvre au moins en partie le procédé de surveillance et de contrôle de l'invention.These measuring means are advantageously current (to determine each current Ii) and voltage (to determine each voltage Vi) properly positioned sensors, in particular on the main supply circuit of each entity Ei and the connection point of each entity Ei on the low voltage subnetwork. Any other sensor can be used, such as energy sensors to calculate the electrical energy consumed by the entity and send it to a dedicated central unit (a data collection server) or directly to the UC processing and control unit. The execution of the control module M2 is configured to implement at least part of the monitoring and control method of the invention.
Selon un aspect particulier de l'invention, le procédé de surveillance et de contrôle de l'invention consiste ainsi à surveiller le réseau électrique afin de déterminer principalement des données de contrôle en consommation et/ou en production à envoyer à destination d'une ou plusieurs entités Ei du sous-réseau basse tension. D'autres données de contrôle pourraient être envoyées telles que par exemple des données :According to one particular aspect of the invention, the monitoring and control method of the invention thus consists in monitoring the electrical network in order to mainly determine consumption and / or production control data to be sent to one or several entities Ei of the sub-network low voltage. Other control data could be sent such as for example data:
De contrôle pour un stockage d'énergie à destination d'une entité productrice disposant d'une capacité de stockage qui est libre,Control for energy storage for a producing entity having a storage capacity that is free,
De contrôle pour une libération d'énergie à destination d'une ou plusieurs entités productrices du réseau, si l'approvisionnement par le réseau était coupé ou limité en amont du poste de transformation P,Control for release of energy to one or more generating entities of the network, if the supply through the network was cut or limited upstream of the transformation station P,
De contrôle pour une modification de seuil de disjonction en consommation et/ou en production.Control for a modification of disjunction threshold in consumption and / or in production.
Pour fonctionner, le module de contrôle M2 se base sur au moins un modèle de données MD1 et/ou MD2 obtenu à l'issue d'un apprentissage et pouvant être mis à jour régulièrement lorsque suffisamment de nouvelles données acquises (par exemple au moyen de mesures) deviennent disponibles. L'apprentissage est mis en oeuvre par le module d'apprentissage M1 exécuté par l'unité de traitement et de commande UC. A l'issue de l'apprentissage, chaque modèle de données MD1, MD2 est unique pour un ensemble de points de fonctionnement.In order to function, the control module M2 is based on at least one data model MD1 and / or MD2 obtained at the end of a learning process and that can be updated regularly when sufficient new data acquired (for example by means of measures) become available. The training is implemented by the learning module M1 executed by the processing and control unit UC. At the end of the training, each data model MD1, MD2 is unique for a set of operating points.
Pour créer le modèle de données MD1, MD2, le module d'apprentissage M1 s'appuie sur des données acquises par l'unité de traitement et de commande UC.To create the data model MD1, MD2, the learning module M1 relies on data acquired by the processing and control unit UC.
Ces données peuvent être :These data can be:
Des données D2 issues d'un historique de mesures de capteurs au niveau du poste de transformation P ;D2 data from a history of sensor measurements at the transformation station P;
Des données D3 issues d'un historique de mesures de capteurs au niveau des entités Ei du réseau ;D3 data from a history of sensor measurements at the entities Ei of the network;
Des données D4 issues d'un historique de mesures de capteurs divers, par exemple sur différentes branches du réseau ;D4 data from a history of various sensor measurements, for example on different branches of the network;
Les données D1 issues des dernières mesures effectuées par tous les capteurs du réseau au niveau des différentes branches du réseau, au niveau de chaque entité Ei du réseau et/ou au niveau du poste de transformation ;The data D1 from the last measurements made by all the sensors of the network at the different branches of the network, at the level of each entity Ei of the network and / or at the level of the transformation station;
En cas d'absence d'historique de données, les données sont acquises par mesure, grâce aux moyens de mesure décrits ci-dessus, sur une durée d'apprentissage plus ou moins longue selon la taille du réseau électrique à surveiller et selon la période d'échantillonnage. Cette durée peut par exemple être de 24h, plusieurs jours ou même plusieurs mois. La période d'échantillonnage d'acquisition des mesures peut être réglable.In case of absence of data history, the data are acquired by measurement, thanks to the measuring means described above, over a longer or shorter learning period according to the size of the electricity grid to be monitored and according to the period sampling. This duration can for example be 24h, several days or even several months. The measurement acquisition sampling period can be adjustable.
Pour construire le modèle de données MD1, MD2, les données utilisées par l'unité de traitement et de commande UC (issues d'un historique et/ou mesurées sur la durée d'apprentissage) sont au moins les suivantes :To construct the data model MD1, MD2, the data used by the processing and control unit UC (from a history and / or measured on the learning duration) are at least the following:
La puissance active consommée et/ou produite par chaque entité Ei du sous-réseau basse tension ;The active power consumed and / or produced by each entity Ei of the low voltage subnetwork;
La norme de la tension de chaque entité Ei ;The standard of the voltage of each entity Ei;
La puissance électrique transitant à travers le poste de transformation P du réseau ;The electrical power passing through the transformer station P of the network;
Ces données sont acquises dans le temps, définissant ainsi plusieurs points de fonctionnement successifs.These data are acquired over time, thus defining several successive operating points.
De manière avantageuse, les données qui sont acquises sont synchronisées entre elles de manière à former lesdits points de fonctionnement. A titre d'exemple et de manière non limitative, les données acquises sont des données de type RMS ("Root Mean Square"- données efficaces). À titre d'exemple, le premier tableau ci-dessous représente un historique de données mesurées dans le sous-réseau basse tension, chaque client correspondant à une entité Ei distincte :Advantageously, the data that is acquired are synchronized with each other so as to form said operating points. By way of example and in a nonlimiting manner, the data acquired are RMS (Root Mean Square) data. As an example, the first table below represents a history of measured data in the low voltage subnetwork, each client corresponding to a separate entity Ei:
Dans ce tableau, on peut voir la puissance consommée ou produite (si négative) par chaque entité ainsi que la tension à leur point de connexion (phase) à différents instants, chaque instant définissant ainsi un point de fonctionnement distinct.In this table, we can see the power consumed or produced (if negative) by each entity and the voltage at their connection point (phase) at different times, each time thus defining a separate operating point.
À titre d'exemple, le deuxième tableau ci-dessous représente un historique de données mesurées au niveau du poste de transformation :For example, the second table below represents a history of measured data at the transformer station:
Ce deuxième tableau montre la tension par phase au secondaire (côté BT) du poste de transformation, ainsi que l'intensité traversant le poste de transformation (mesurée également au secondaire) aux mêmes instants que ceux définis ci-dessus. Cette intensité peut être négative en cas de production électrique d'une ou plusieurs entités du sous-réseau basse tension.This second table shows the voltage per phase at the secondary (LV side) of the transformer station, as well as the intensity crossing the transformer station (also measured at the secondary) at the same times as those defined above. This intensity can be negative in case of electric generation of one or more entities of the low voltage subnetwork.
Une fois suffisamment de données acquises, le module d'apprentissage M1 applique un algorithme d’apprentissage sur un couple de données, ce couple étant choisi en fonction des contraintes techniques à respecter. A titre d'exemple, il peut s'agir de l'un des couples de données suivants :Once enough data have been acquired, the learning module M1 applies a learning algorithm on a pair of data, this pair being chosen according to the technical constraints to be respected. For example, it can be one of the following pairs of data:
Puissance active consommée et/ou produite par entité/norme de la tension de chaque entité. Cela permet ainsi de contrôler la tension au point de connexion de chaque entité.Active power consumed and / or produced per entity / voltage standard of each entity. This makes it possible to control the voltage at the connection point of each entity.
Puissance active consommée ou produite par entité/puissance transitant au niveau du poste de transformation. Cela permet de s'assurer que la puissance transitant au transformateur est correcte.Active power consumed or produced by entity / power transiting at the transformer station. This ensures that the power to the transformer is correct.
Puissance active consommée ou produite par chaque entité/norme de l’intensité transitant par un câble. Cela permet de s'assurer que la norme de l’intensité transitant par ce câble est correcte.Active power consumed or produced by each entity / standard of intensity passing through a cable. This ensures that the standard of the intensity passing through this cable is correct.
Pour le traitement des données acquises, le module d'apprentissage peut mettre en oeuvre un algorithme d'apprentissage sous la forme d'une régression linéaire. Tout autre algorithme adapté pourrait être employé (ex : réseau de neurones, ...).For the processing of the acquired data, the learning module can implement a learning algorithm in the form of a linear regression. Any other adapted algorithm could be used (ex: neural network, ...).
Pour tous les points de fonctionnement, le module d'apprentissage M1 construit un seul modèle de données, un point de fonctionnement correspondant à l'ensemble des mesures prises à un instant donné (correspondant à la colonne date dans les tableaux ci-dessus).For all operating points, the learning module M1 constructs a single data model, an operating point corresponding to all the measurements taken at a given moment (corresponding to the date column in the tables above).
On obtient ainsi pour le couple de données visé, un modèle de données unique se présentant sous la forme d'une matrice. Selon le contrôle effectué, une seule matrice sera alors employée pour le contrôle de ce couple de données, quel que soit le point de fonctionnement.This gives the data pair a unique data model in the form of a matrix. Depending on the control performed, only one matrix will be used to control this data pair, regardless of the operating point.
De manière plus générale, pour le premier couple de données évoqué ci-dessus, le module d'apprentissage M1 génère ainsi un modèle de données MD1 qui comporte : • Des données représentatives de l’influence de la puissance consommée et/ou produite par chaque entité sur la norme de la tension des autres entités du sous-réseau basse tension ;More generally, for the first pair of data mentioned above, the learning module M1 thus generates a data model MD1 which comprises: • Data representative of the influence of the power consumed and / or produced by each entity on the voltage standard of the other entities of the low voltage subnetwork;
Pour le deuxième couple de données évoqué ci-dessus, le module d'apprentissage M1 génère ainsi un modèle de données MD2 qui comporte : • Des données représentatives de l’influence de la puissance consommée et/ou produite par chaque entité sur la puissance transitant à travers le poste de transformation ;For the second pair of data mentioned above, the learning module M1 thus generates a data model MD2 which comprises: • Data representative of the influence of the power consumed and / or produced by each entity on the transiting power through the processing station;
Chaque modèle de données nous apprend l’influence de la puissance consommée ou produite par les entités sur l'autre paramètre du couple de données.Each data model tells us the influence of the power consumed or produced by the entities on the other parameter of the data pair.
Dans le modèle de données MD1, la matrice (désignée Au) comporte ainsi plusieurs colonnes, chaque colonne x étant dédiée à une entité Ei distincte du sous-réseau basse tension, et plusieurs lignes, chaque ligne étant également dédiée à une entité Ei distincte du sous-réseau basse tension. Les colonnes et lignes de la matrice sont complétées par des coefficients. Dans chaque colonne, les coefficients Cxy représentent l'influence de la puissance consommée ou produite par une entité du sous-réseau basse tension référencée dans une colonne sur la valeur surveillée de chacune des autres entités du sous-réseau basse tension identifiées sur chaque ligne. A titre d'exemple, une telle matrice, représentée sous la forme d'un tableau, est la suivante :In the data model MD1, the matrix (designated Au) thus comprises several columns, each column x being dedicated to an entity Ei distinct from the low voltage subnetwork, and several lines, each line being also dedicated to an entity Ei distinct from the low voltage subnetwork. The columns and rows of the matrix are supplemented by coefficients. In each column, the coefficients Cxy represent the influence of the power consumed or produced by an entity of the low voltage subnetwork referenced in a column on the monitored value of each of the other entities of the low voltage subnetwork identified on each line. By way of example, such a matrix, represented in the form of a table, is the following:
Par exemple, dans le cas d’un apprentissage linéaire, une colonne x de la matrice Au représente l’influence de la consommation nette d'une entité Ex du sous réseau basse tension sur la norme de la tension de toutes les autres entités du même réseau présentée sur chaque ligne. Ainsi, un coefficient -0,5 en position (x ; y) dans cette matrice indique que si l'entité Ex augmente sa consommation de 1 kW, la tension d'une autre entité Ey du sous réseau diminue de 0,5 V.For example, in the case of a linear learning, a column x of the matrix Au represents the influence of the net consumption of an entity Ex of the low voltage subnet on the norm of the voltage of all the other entities of the same network presented on each line. Thus, a coefficient -0.5 in position (x; y) in this matrix indicates that if the Ex entity increases its consumption by 1 kW, the voltage of another entity Ey of the subnet decreases by 0.5 V.
Grâce au modèle de données, il est ainsi possible de s’assurer que l’augmentation d’un quota de production (ou de consommation) d'une entité ne risque pas de faire sortir des bornes autorisées la tension d'une autre entité.Thanks to the data model, it is thus possible to ensure that the increase of a production (or consumption) quota of one entity is not likely to push the voltage of another entity out of the authorized terminals.
Le même fonctionnement s'applique au modèle de données MD2 (représentée par une matrice Ap) dans laquelle chaque colonne représente l'influence de la production ou consommation d'une entité du sous-réseau basse tension sur la puissance qui transite au poste de transformation P.The same operation applies to the MD2 data model (represented by an Ap matrix) in which each column represents the influence of the production or consumption of an entity of the low voltage subnetwork on the power that passes to the transformer station. P.
Bien entendu, d'autres données que celles définies ci-dessus pourraient également être acquises (par mesure ou autre) pour enrichir le modèle de données. De manière non limitative, il pourra s'agir de mesures d'intensité dans une ligne particulière du réseau électrique, de mesures attachées à un autre poste de transformation inclus dans le réseau électrique.Of course, other data than those defined above could also be acquired (by measure or otherwise) to enrich the data model. Without limitation, it may be intensity measurements in a particular line of the electrical network, measurements attached to another transformer station included in the electrical network.
Lors de la mise en oeuvre du procédé de surveillance et de contrôle, le module de contrôle M2 est configuré pour déterminer les données de contrôle à envoyer aux entités Ei à partir des dernières données D1 acquises, reçues en entrée, et des données dont l'unité de traitement et de commande UC dispose déjà.During the implementation of the monitoring and control method, the control module M2 is configured to determine the control data to be sent to the entities Ei from the last data D1 acquired, received as input, and data whose UC processing and control unit already has.
Pour cela, le module de contrôle M2 détermine le quota de production qprodi et/ou le quota de consommation qconsi à allouer à chaque entité du réseau électrique. Il met en place un principe d'optimisation. Le principe d'optimisation permet de déterminer les meilleurs quotas à envoyer aux entités Ei du réseau. Autrement dit, il s'agira de trouver une solution qui puisse satisfaire le principe d'optimisation visé et donc de déterminer tous les quotas qui permettent de remplir un objectif d'optimisation. Cet objectif est défini par une fonction objectif f. Il s'agira par exemple de déterminer le quota de production qprodi ou le quota de consommation qcons i à allouer à chaque entité Ei qui permet de : - Maximiser la somme des quotas attribués aux entités, - Maximiser l’équité des restrictions de consommation entre les entités, ou - Maximiser la somme du logarithme de la puissance attribuée à chaque entité.For this, the control module M2 determines the qprodi production quota and / or the consumption quota qconsi to allocate to each entity of the electricity network. It sets up a principle of optimization. The optimization principle makes it possible to determine the best quotas to send to the entities Ei of the network. In other words, it will be a question of finding a solution that can satisfy the targeted optimization principle and therefore determine all the quotas that make it possible to fulfill an optimization objective. This objective is defined by an objective function f. For example, it will be necessary to determine the qprodi production quota or the consumption quota q to be allocated to each Ei entity that makes it possible to: - Maximize the sum of the quotas allocated to the entities, - Maximize the fairness of the consumption restrictions between entities, or - Maximize the sum of the logarithm of the power assigned to each entity.
Selon le ou les couples de données surveillé, le module de contrôle M2 s'appuie sur une ou plusieurs des valeurs mesurées suivantes au cours du temps :Depending on the one or more pairs of data monitored, the control module M2 relies on one or more of the following measured values over time:
Puissance (active, éventuellement réactive) électrique consommée et/ou produite (que les deux soient mesurées indépendamment ou que seule la somme soit effectivement reportée) par une ou plusieurs entités du réseau ;Power (active, possibly reactive) power consumed and / or generated (whether the two are measured independently or only the sum is actually reported) by one or more entities of the network;
Puissance électrique transitant dans une branche du réseau électrique, dans une entité Ei et/ou au niveau du poste de transformation P ; - Norme de la tension Vi d'une ou plusieurs entités du sous-réseau basse tension à son point de connexion ; - Tension détaillée (partie réelle+partie imaginaire) pour une ou plusieurs entités à leur point de connexion ; - Norme de l'intensité circulant dans une ou plusieurs branches du réseau ;Electrical power passing through a branch of the power grid, in an entity Ei and / or at the substation P; - Standard of the voltage Vi of one or more entities of the sub-network low voltage at its point of connection; - Detailed voltage (real part + imaginary part) for one or more entities at their point of connection; - Standard of the intensity flowing in one or more branches of the network;
Intensité détaillée (partie réelle+partie imaginaire) dans une ou plusieurs branches du réseau ;Detailed intensity (real part + imaginary part) in one or more branches of the network;
Le module de contrôle M2 fonctionne par pas de temps successifs, préférentiellement tous d'une durée identique. Pour chaque nouveau pas de temps, le module de contrôle M2 est chargé de déterminer le quota de production qprodi et le quota de consommation qconsi à allouer à chaque entité Ei. Le module de contrôle M2 détermine séparément le quota de production et le quota de consommation à allouer à chaque entité. Bien entendu, si aucune entité du réseau surveillé n'est productrice, déterminer des quotas de production sera inutile et inversement.The control module M2 operates in successive time steps, preferably all of identical duration. For each new time step, the control module M2 is responsible for determining the qprodi production quota and the consumption quota qconsi to allocate to each entity Ei. The control module M2 determines separately the production quota and the consumption quota to be allocated to each entity. Of course, if no supervised network entity is a producer, determining production quotas will be useless and vice versa.
Pour déterminer le quota de production qprodi à allouer à chaque entité Ei, le module de contrôle M2 met en oeuvre les étapes suivantes :To determine the qprodi production quota to be allocated to each entity Ei, the control module M2 implements the following steps:
Il acquiert des données de mesure D1 de la puissance consommée et/ou produite pour chaque entité Ei du réseau ; Ces données sont mesurées à des pas de temps successifs (par exemple toutes les 10 minutes) par les moyens de mesure ;It acquires measurement data D1 of the power consumed and / or produced for each entity Ei of the network; These data are measured at successive time steps (for example every 10 minutes) by the measuring means;
Il détermine, pour chaque entité Ei, la valeur minimale qmin(t) et la valeur maximale qmax(t) de quota de production qu'il peut attribuer à l'entité Ei ; Pour fixer ces valeurs limites, il peut notamment se baser sur les données de production mesurées au pas de temps précédent pour cet entité Ei ;It determines, for each entity Ei, the minimum value qmin (t) and the maximum value qmax (t) of production quota that it can assign to the entity Ei; To set these limit values, it can in particular be based on the production data measured at the previous time step for this entity Ei;
Il détermine pour chaque entité Ei une prévision de la puissance consommée pc^7(t) par chaque entité Ei pour ce nouveau pas de temps ; Cette prévision est par exemple effectuée en tenant compte des données de puissance mesurées à un ou plusieurs pas de temps précédents ;It determines for each entity Ei a forecast of the power consumed pc ^ 7 (t) by each entity Ei for this new time step; This forecast is for example carried out taking into account the power data measured at one or more previous time steps;
Il insère ces données dans un problème d'optimisation tenant compte des différentes contraintes fixées aux étapes précédentes ;He inserts these data into an optimization problem taking into account the different constraints set in the previous steps;
La résolution du problème d'optimisation lui permet d'obtenir le quota de production qprodi à allouer à chaque entité Ei du réseau ;Solving the optimization problem allows it to obtain the qprodi production quota to allocate to each entity Ei of the network;
De manière optionnelle, le quota obtenu pour chaque entité Ei peut être corrigé ;Optionally, the quota obtained for each entity Ei can be corrected;
Ces différentes étapes sont mises en oeuvre de manière identique pour déterminer le quota de consommation qconsi à allouer à chaque entité Ei, la prévision de la puissance consommée pc^(t) étant remplacée par une prévision de la puissance produite pp^7(t).These different steps are implemented identically to determine the consumption quota qconsi to allocate to each entity Ei, the power consumption forecast pc ^ (t) being replaced by a prediction of the power produced pp ^ 7 (t) .
Dans le problème d'optimisation, le module de contrôle s'appuie sur au moins un modèle de données (MD1 ou MD2) appris lors de la phase d'apprentissage, correspondant au couple de données surveillé.In the optimization problem, the control module relies on at least one data model (MD1 or MD2) learned during the learning phase, corresponding to the pair of data monitored.
Ci-dessous, nous décrivons le problème d'optimisation géré par le module de contrôle M2 lors de la détermination des quotas de production puis des quotas de consommation à allouer aux n entités Ei du réseau. De manière non limitative, ces problèmes d'optimisation sont établis sur la base des deux modèles de données MD1 et MD2 pris en combinaison, mais il faut comprendre qu'ils pourraient être établis sur la base de l'un des deux modèles uniquement si un seul couple de données était surveillé. A l'inverse, d'autres modèles de données correspondant à d'autres couples de données surveillées pourraient également être intégrés. Le raisonnement est effectué pour les n entités Ei. - Quota de productionBelow, we describe the optimization problem managed by the M2 control module when determining production quotas and consumption quotas to allocate n entities Ei network. Without limitation, these optimization problems are established on the basis of the two data models MD1 and MD2 taken in combination, but it should be understood that they could be established on the basis of one of the two models only if a only couple of data was monitored. Conversely, other data models corresponding to other monitored data pairs could also be integrated. The reasoning is carried out for the n entities Ei. - Production quota
Pour la production, le problème d'optimisation à résoudre est le suivant :For production, the optimization problem to be solved is as follows:
(1)(1)
Avec : - q le quota de production à allouer pour le pas de temps t pour les n entités du réseau (q comportant plusieurs quotas qprOd_i) ; - f la fonction objectif qui dépend du quota qui est alloué à chaque entité ; - Pcons(i_l) et Pprod(t_l) qui sont les mesures de puissance en consommation et en production au pas de temps précédent (t - 1) ; - Pcôns(F) qui est une prévision de la consommation des entités du réseau pour le pas de temps à venir (t). Cette prédiction peut dépendre d'autres valeurs mesurées (notamment pC£ms(t - 1) et pprOd(t ~ 1)) ;With: - q the production quota to be allocated for the time step t for the n network entities (q with several qprOd_i quotas); - f the objective function which depends on the quota allocated to each entity; - Pcons (i_l) and Pprod (t_l) which are the power measurements in consumption and in production at the previous time step (t - 1); - Pcôns (F) which is a forecast of the consumption of the entities of the network for the time step to come (t). This prediction may depend on other measured values (in particular pC £ ms (t - 1) and pprOd (t ~ 1));
umm et umax la valeur minimale et la valeur maximale de tension acceptable pour chaque entité du réseau, correspondant à des données D10 évoquées ci-dessus ; - Ptrans et Ptrans la valeur minimale et la valeur maximale de puissance acceptable au niveau du transformateur, correspondant à des données D10 évoquées ci-dessus ; - qmin(t) et qmax(t) qui correspondent à la valeur minimale et à la valeur maximale de quota attribuable à chaque entité. Elles dépendent du temps et sont ajustées avant la résolution de l'équation (1) ci-dessus. Elles peuvent être choisies en fonction des mesures effectuées au pas de temps précédent (pcons(t - 1) et pprOci(t ~ 1))> mais également des informations (données D20) diverses sur les entités et leurs installations électriques (puissance crête des installations solaires, puissance acceptable par leur disjoncteur...) ou bien de données contractuelles. C4p,hp) et (4u,hu) qui sont les matrices des modèles de données MD1, MD2 appris lors de la phase d'apprentissage. - Quota de consommationumm and umax the minimum value and the maximum value of acceptable voltage for each entity of the network, corresponding to data D10 mentioned above; - Ptrans and Ptrans the minimum value and the maximum acceptable power value at the transformer, corresponding to data D10 mentioned above; - qmin (t) and qmax (t) which correspond to the minimum value and the maximum quota value attributable to each entity. They depend on time and are adjusted before solving equation (1) above. They can be chosen according to the measurements made at the previous time step (pcons (t - 1) and pprOci (t ~ 1))> but also various information (data D20) on the entities and their electrical installations (peak power of solar installations, power acceptable by their circuit breaker ...) or contractual data. C4p, hp) and (4u, hu) which are the matrices of the data models MD1, MD2 learned during the learning phase. - Consumption quota
Pour la consommation, le problème d'optimisation à résoudre est le suivant :For consumption, the optimization problem to be solved is as follows:
(2)(2)
Avec : - q le quota de consommation à allouer pour le pas de temps t pour les n entités du réseau (q comportant plusieurs quotas qCOnsj) ! - f la fonction objectif qui dépend du quota qui est alloué à chaque entité. Elle peut être différente de la fonction f de l'équation (1) ;With: - q the consumption quota to be allocated for the time step t for the n entities of the network (q with several qCOnsj quotas)! - f the objective function which depends on the quota that is allocated to each entity. It can be different from the function f of equation (1);
- Ppràd(t) qui est une prévision de la consommation des entités du réseau pour le pas de temps à venir (t). Cette prédiction peut dépendre d'autres valeurs mesurées (notamment pcons(t - 1) et pprOd(t ~ 1)) ; umin et umax la valeur minimale et la valeur maximale de tension acceptable pour chaque entité du réseau, correspondant à des données D10 évoquées ci-dessus ; - Ptrans et Ptrans la valeur minimale et la valeur maximale de puissance acceptable au niveau du transformateur, correspondant à des données D10 évoquées ci-dessus ; - qmin(t') et qmax(t) qui correspondent à la valeur minimale et à la valeur maximale de quotas attribuables à chaque entité. Elles sont différentes de celles définies pour la production mais dépendent des mêmes facteurs. Elles peuvent en effet être choisies en fonction des mesures effectuées au pas de temps précédent (pcons(t - 1) et pprOd(t ~ 1)), mais également des informations (données D20) diverses sur les entités et leurs installations électriques (puissance crête des installations solaires, puissance acceptable par leur disjoncteur...) ou bien de données contractuelles. (Ap,bp) et (Au,hu) qui sont les matrices des modèles de données MD1, MD2 appris lors de la phase d'apprentissage.- Ppràd (t) which is a forecast of the consumption of the entities of the network for the time step to come (t). This prediction may depend on other measured values (in particular pcons (t - 1) and pprOd (t ~ 1)); umin and umax the minimum value and the maximum value of acceptable voltage for each entity of the network, corresponding to data D10 mentioned above; - Ptrans and Ptrans the minimum value and the maximum acceptable power value at the transformer, corresponding to data D10 mentioned above; - qmin (t ') and qmax (t) which correspond to the minimum value and the maximum value of allowances attributable to each entity. They are different from those defined for production but depend on the same factors. They can indeed be chosen according to the measurements made at the previous time step (pcons (t - 1) and pprOd (t ~ 1)), but also various information (data D20) on the entities and their electrical installations (power peak solar installations, power acceptable by their circuit breaker ...) or contractual data. (Ap, bp) and (Au, hu) which are the matrices of data models MD1, MD2 learned during the learning phase.
De manière non limitative, la fonction "objectif" consiste par exemple à optimiser des critères électrotechniques comme la réduction des pertes, à maximiser la somme de la puissance produite pas les entités, à maximiser le quota minimum accordé aux entités Ei, à maximiser le logarithme de la puissance accordée à chaque entité...In a non-limiting way, the "objective" function consists, for example, in optimizing electrotechnical criteria such as reducing losses, maximizing the sum of the power produced by the entities, maximizing the minimum quota allocated to the entities Ei, maximizing the logarithm the power granted to each entity ...
Le module de contrôle M2 détermine ensuite les données de contrôle Dx à envoyer à destination d'une ou plusieurs des entités en fonction du quota en production et/ou en consommation ( qprodi, qCOns_i) déterminé pour chaque entité du réseau grâce aux raisonnements décrits ci-dessus. A partir des données de contrôle reçues, une unité de commande associée à chaque entité Ei sera en mesure de mener des actions appropriées (écrêtage, délestage...).The control module M2 then determines the control data Dx to be sent to one or more of the entities according to the quota in production and / or consumption (qprodi, qCOns_i) determined for each entity of the network thanks to the reasoning described herein. -above. From the control data received, a control unit associated with each entity Ei will be able to carry out appropriate actions (clipping, shedding ...).
En référence aux figures 3 et 4, plusieurs exemples de contrôles mis en oeuvre sont détaillés ci-dessous.With reference to FIGS. 3 and 4, several examples of controls implemented are detailed below.
Premier cas de fonctionnement - Figure 3First case of operation - Figure 3
Considérons le réseau simplifié de la figure 3. Il est constitué d’au moins les quatre entités E1-E4 dessinées, connectées sur une seule branche du réseau. Les trois premières entités sont consommatrices et productrices et l'entité E4 n'est que consommatrice. L'entité E1 est connectée sur la phase (a) du sous-réseau basse tension; L'entité E2 est connectée sur la phase (b) du sous-réseau basse tension; L'entité E3 est connectée sur la phase (c) du sous-réseau basse tension; L'entité E4 est connectée sur la phase (a) du sous-réseau basse tension;Consider the simplified network of Figure 3. It consists of at least the four entities E1-E4 drawn, connected on a single branch of the network. The first three entities are consumers and producers and the E4 entity is only a consumer. The entity E1 is connected to the phase (a) of the low voltage sub-network; The entity E2 is connected to the phase (b) of the low voltage sub-network; The entity E3 is connected to the phase (c) of the low voltage sub-network; The entity E4 is connected to the phase (a) of the low voltage sub-network;
Un jour de grand soleil, les panneaux solaires des entités E1, E2, E3 injectent énormément de puissance sur le réseau et par conséquent la tension le long de la ligne principale augmente pour atteindre son maximum sur la phase (a) au niveau de l'entité E4.On a day of great sun, the solar panels of the entities E1, E2, E3 inject a lot of power on the network and consequently the tension along the main line increases to reach its maximum on the phase (a) at the level of the entity E4.
Dans ce cas de fonctionnement, le modèle de données MD1, représenté sous la forme de la matrice Au, serait le suivant :In this case of operation, the data model MD1, represented in the form of the matrix Au, would be the following:
Une stratégie courante consisterait à écrêter l'entité productrice la plus proche de l'entité E4, c'est-à-dire l'entité E3. Mais l'entité E3 est connectée sur la phase (c). Un écrêtement de sa production entraînerait donc une augmentation (légère) de la tension sur la phase (a) au lieu de la diminuer.A common strategy would be to clip the nearest producing entity to the E4 entity, that is, the E3 entity. But the entity E3 is connected to phase (c). A capping of its production would therefore lead to a (slight) increase in the voltage on phase (a) instead of decreasing it.
On constate en effet que sur la quatrième colonne de la matrice Au, l’augmentation d’un watt dans la consommation de l'entité E4 :It can be seen that on the fourth column of the matrix Au, the increase of one watt in the consumption of the entity E4:
• réduit la tension de l'entité E1 de 0,2 V, • augmente la tension de l'entité E2 de 0,04 V, • augmente la tension de l'entité E3 de 0,03 V, • réduit la tension de l'entité E4 de 0,4 V.• reduces the voltage of the entity E1 by 0.2 V, • increases the voltage of the entity E2 by 0.04 V, • increases the voltage of the entity E3 by 0.03 V, • reduces the voltage of the 0.4V E4 entity
Pour réduire la tension de l'entité E4, il faut donc agir préférentiellement sur la production de l'entité E4 (0,4>0,3). Mais comme l'entité E4 n’a pas de moyen de production, il faut donc agir préférentiellement l'entité E1 pour réduire efficacement la tension de l'entité E4.To reduce the voltage of the entity E4, it is therefore necessary to act preferentially on the production of the entity E4 (0.4> 0.3). But as the entity E4 has no means of production, it is therefore necessary to act preferably the entity E1 to effectively reduce the voltage of the entity E4.
Grâce au modèle de données MD, le procédé de surveillance et de contrôle de l'invention est capable de tenir compte des influences en augmentation ou en diminution d'une entité sur une autre et est donc configuré pour déterminer sur quelle entité, une action d'écrêtage doit être menée.Thanks to the MD data model, the monitoring and control method of the invention is able to take into account the increasing or decreasing influences of one entity over another and is therefore configured to determine on which entity, an action of clipping must be carried out.
Deuxième cas de fonctionnement - Figures 4A, 4B et 4CSecond Case of Operation - Figures 4A, 4B and 4C
Considérons le réseau simplifié de la figure 4A dans lequel : E1 à E4=Consommateur E5 et E6=Consommateur+ProducteurConsider the simplified network of Figure 4A in which: E1 to E4 = Consumer E5 and E6 = Consumer + Producer
Le sous-réseau basse tension comporte une branche principale 1 sur laquelle sont connectées les entités E1 et E2 et deux branches secondaires 10, 11 parallèles reliées en un point de connexion à la branche principale, une première branche secondaire 10 sur laquelle sont connectées les entités E3 et E4 et une deuxième branche secondaire 11 sur laquelle sont connectées les entités E5 et E6.The low voltage subnetwork comprises a main branch 1 on which are connected the entities E1 and E2 and two parallel secondary branches 10, 11 connected at a point of connection to the main branch, a first secondary branch 10 on which the entities are connected. E3 and E4 and a second secondary branch 11 on which the entities E5 and E6 are connected.
Pour simplifier, toutes les entités E1 à E6 sont connectées sur la même phase du sous-réseau basse tension.For simplicity, all entities E1 to E6 are connected to the same phase of the low voltage subnetwork.
Lors d'un fort ensoleillement, les entités E5 et E6 produisent beaucoup d'énergie électrique, qu'elles envoient sur le réseau électrique. Cela a pour conséquence d’augmenter la tension sur la deuxième branche secondaire 11. En revanche, si les entités E3 et E4 consomment beaucoup, la tension sur la première branche secondaire 10 a tendance à diminuer. Ceci est illustré par le profil PO représenté sur les figures 4B et 4C. Sur ce profil, on peut voir que, dans la situation évoquée ci-dessus, l'entité E6 présente une tension à son point de connexion qui est supérieure à une limite de tension (VH) et l'entité E4 présente une tension à son point de connexion qui est inférieure à une limite de tension (VL).In strong sunlight, entities E5 and E6 produce a lot of electrical energy, which they send to the power grid. This has the consequence of increasing the voltage on the second secondary branch 11. On the other hand, if the entities E3 and E4 consume a lot, the voltage on the first secondary branch 10 tends to decrease. This is illustrated by the profile PO shown in FIGS. 4B and 4C. On this profile, it can be seen that, in the situation mentioned above, the entity E6 has a voltage at its connection point which is greater than a voltage limit (VH) and the entity E4 has a voltage at its connection point that is less than a voltage limit (VL).
Si les deux effets se produisent simultanément, la tension ne peut plus être simplement réglée avec un poste de transformation à changement de prises comme s’est le cas habituellement.If both effects occur simultaneously, the voltage can no longer be simply adjusted with a tap-change transformer as usual.
La figure 4B illustre la réponse qui pourrait être donnée aujourd'hui avec un soste de transformation à changement de prise. Un transformateur à changement de crise permettrait ou bien de régler les problèmes de sous-tension en aggravant les problèmes de surtension (profil P1 en pointillés-entité E4 revient au-dessus de VL - entité Ξ5 dépasse la limite VH) ou bien de régler les problèmes de surtension en aggravant les problèmes de sous-tension (profil P2 en trait gris-entité E6 revient sous la limite VH -entité E3 passe sous la limite VL).Figure 4B illustrates the answer that could be given today with a tap-change transformation. A transformer with a change of crisis would either solve under-voltage problems by aggravating the problems of overvoltage (profile P1 dotted-entity E4 returns above VL - entity Ξ5 exceeds the limit VH) or to adjust overvoltage problems aggravating the undervoltage problems (profile P2 in gray line-entity E6 returns below the limit VH -entity E3 goes below the limit VL).
Dans cet exemple, la matrice Au pourrait se présenter sous la forme suivante :In this example, the Au matrix could look like this:
A partir de cette matrice, il est possible de constater que les deux entités E5 et Ξ6 n'ont que très peu d'influence sur les deux entités E3 et E4 et inversement, ceci grâce à la faiblesse des coefficients présents dans la matrice. Sur la base de ces coefficients, a résolution du problème d'optimisation ne choisira pas d'écrêter la production de l'entité Ξ3 ou E4 en cas de surtension au niveau des entités E5 ou E6 (et inversement).From this matrix, it is possible to note that the two entities E5 and Ξ6 have very little influence on the two entities E3 and E4 and vice versa, this thanks to the weakness of the coefficients present in the matrix. On the basis of these coefficients, solving the optimization problem will not choose to clip the output of the entity Ξ3 or E4 in case of overvoltage at the entities E5 or E6 (and vice versa).
La solution de l'invention permet en outre d’apprendre que la production des entités E5 et E6 entraîne une augmentation de la tension sur leur branche alors que la consommation des entités E3 et E4 entraînent une diminution de la tension sur leur cranche. En déterminant sur quelles entités les actions d’écrêtement et d’effacement doivent être menées, la solution de l'invention permet d'obtenir un profil de tension (Profil D3-figure 4C) permettant de faire rentrer toutes les entités Ei dans les limites de onctionnement du sous-réseau basse tension.The solution of the invention also makes it possible to learn that the production of the entities E5 and E6 causes an increase in the voltage on their branch while the consumption of the entities E3 and E4 cause a decrease in the voltage on their channel. By determining on which entities the clipping and erasure actions must be carried out, the solution of the invention makes it possible to obtain a voltage profile (Profile D3-FIG. 4C) making it possible to fit all the entities Ei within the limits of operation of the low voltage sub-network.
On comprend que la solution de l'invention présente ainsi de nombreux avantages, parmi lesquels :It is understood that the solution of the invention thus has many advantages, among which:
Elle ne nécessite aucune reconstitution du plan du réseau électrique, comme cela est souvent réalisé dans l'état de la technique ; 5 - Elle peut permettre un contrôle du réseau électrique à partir d'un seul modèle de données, adapté au couple de données surveillées ; 3It does not require any reconstruction of the electrical network plan, as is often done in the state of the art; 5 - It can allow control of the electrical network from a single data model, adapted to the pair of data monitored; 3
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